JP2019045115A - 給湯器 - Google Patents

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Abstract

【課題】ユーザが普段よりも多量の湯の使用を検討する際に「デマンドを受け入れるべきかどうか」を判断し易くする。【解決手段】エネルギー管理装置210から送信される電気エネルギーの消費に関するデマンドに対応して運転制御を行うヒートポンプ式の給湯機であって、制御装置40は、エネルギー管理装置210から通信ネットワーク200を通してデマンドを受信する通信部401と、デマンド受信部で受信されたデマンドに基づいて、運転制御計画を立案する作動制御部400とを備える。作動制御部400は、運転計画立案部によって立案された運転制御計画が実行開始以降の湯切れリスクを算出し、この算出された湯切れリスクを浴室内コントローラ41の表示部410や浴室外コントローラ42の表示部420に表示する。このため、運転制御計画が実行開始以降の湯切れリスクをユーザに伝達することができる。【選択図】図3

Description

本発明は、給湯器に関するものである。
従来、ヒートポンプ式給湯機では、エネルギー管理装置から送信される電気エネルギーの消費に関するデマンドに対応して給湯機側において運転計画を立案し、この立案された運転計画に沿って運転制御を行うものが提案されている(例えば、特許文献1参照)。
ここで、デマンドとしては、給湯機で電気エネルギーの消費を制限させる旨の要求、若しくは給湯機で電気エネルギーの消費を増大させる旨の要求が使用される。
特許文献2には、ヒートポンプ式給湯機の貯湯タンク内のお湯に含まれる蓄熱量を算出し、この蓄熱量に基づいて貯湯タンク内の貯湯量を算出し、この貯湯量をリモコンの表示部に表示させるものが提案されている。
特許5927982号明細書 特開2004−218947号公報
上記特許文献1では、給湯機側にてデマンドに対応できるように運転計画が立案されている状態で、ユーザが普段よりも多量の湯の使用を検討する際に「デマンドを受け入れるべきかどうか否か」を判断する材料としては、貯湯タンク内の貯湯量の表示しかなく、ユーザは判断に迷う可能性がある。
本発明は上記点に鑑みて、ユーザが普段よりも多量の湯の使用を検討する際に「デマンドを受け入れるべきかどうか」を判断し易くするようにした給湯器を提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、請求項1に記載の発明では、給湯を実施するための運転制御を行う給湯機であって、
エネルギー管理装置(210)から電気エネルギーの消費に関するデマンドを受信するデマンド受信部(401)と、
デマンド受信部で受信されたデマンドに基づいて、運転制御の計画を立案する運転計画立案部(400)と、
運転計画立案部によって立案された運転制御の計画の実行が開始される以降の湯切れリスクを算出するリスク算出部(400)と、
リスク算出部によって算出される湯切れリスクをユーザに伝達するリスク伝達部(400)と、を備える。
これにより、ユーザが湯切れリスクを知ることができるので、ユーザにとって、普段よりも多量の湯の使用を検討する際に、湯切れリスクを、「デマンドを受け入れるべきかどうか」の判断の参考にすることができる。よって、ユーザにとって、「デマンドを受け入れるべきかどうか」の判断を容易にすることができる。
なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
本発明の一実施形態におけるヒートポンプ式給湯機の全体構成を示す図である。 本実施形態におけるヒートポンプ式給湯機の電気的構成を示すブロック図である。 図2の作動制御部による湯切れリスク伝達処理を示すフローチャートである。 図1の表示部において湯切れリスクの表示例を示す図である。
以下、本発明に係るヒートポンプ式給湯機100の一実施形態について図に基づいて説明する。
本実施形態のヒートポンプ式給湯機100は、図1に示すように、ヒートポンプユニット20、タンクユニット90、および制御装置40を備えている。タンクユニット90は、導入管11によってその最下部に水が供給される貯湯タンク10を備える。
貯湯タンク10は、給湯に用いる給湯用水を貯える容器である。貯湯タンク10は略円筒形形状であり、その底面に導入口10aが設けられている。この導入口10aには貯湯タンク10内に水道水を供給する導入用流路としての導入管11が接続されている。
導入管11には、給水サーミスタ51及び減圧弁78が設けられている。給水サーミスタ51は、導入管11内の温度を検出するための電気信号を制御装置40に出力する。減圧弁78は、導入管11に流れる水道水の水圧を所定圧に減圧したり、断水等における湯の逆流を防止したりすることができる。
導入管11には、導入口10aの上流側の部位から分岐する給水管11Aが設けられている。給水管11Aの下流端は、給湯用混合弁15及び風呂用混合弁16に接続されている。
貯湯タンク10の最上部には、高温導出口10bが設けられ、この高温導出口10bには貯湯タンク10内に貯えられた給湯用の湯のうち、高温の湯を導出するための給湯用流路としての高温取出管12が接続されている。
高温取出管12の経路途中には、逃がし弁79が配設された排出配管が接続されており、貯湯タンク10内の圧力が所定圧以上に上昇した場合には、貯湯タンク10内の湯を外部に排出して、貯湯タンク10等にダメージを与えないようになっている。
タンクの中間部10cには、中間部配管10c1の一端が接続されている。中間部配管10c1には、中間部10c側への逆流を防止する逆止弁77が設けられている。中間部配管10c1の他端は、中温用混合弁14によって高温取出管12に接続されている。
中間部10cは、例えば、貯湯タンク10の高さ寸法を三等分し、上から順番に、上部(以下、高温湯領域ともいう)、中間部(以下、中温湯領域ともいう)、下部(以下、低温湯領域ともいう)と区画した場合、中間部に含まれる部位に設けられる。
中温用混合弁14は、貯湯タンク10の中間部10cからの中間温度の湯と高温導出口10bからの高温の湯とを混合して給湯端末や浴槽80に出湯する出湯部を構成する。貯湯タンク10の外壁面には、給湯用水の貯湯量及び貯湯温度を検出するための貯湯温度検出手段としての複数(本例では7つ)のタンク水温サーミスタ55a、55b、55c、55d、55e、55f、55j(以下、55a〜55jと記す)が縦方向(貯湯タンク10の高さ方向)にほぼ等間隔に配置されている。タンク水温サーミスタ55a〜55jは、貯湯タンク10内に満たされた給湯用水の各水位レベルでの温度信号を制御装置40に出力する。
ここで、タンク水温サーミスタ55a〜55jの検出値は、貯湯タンク10内において、給湯で使用可能であるお湯の量を求めるために用いられる。
貯湯タンク10の下部には、ヒートポンプ側回路21を形成する配管21cが接続される出口10dが設けられている。貯湯タンク10の上部には、ヒートポンプ側回路21を形成する配管が接続される出入口10eが設けられている。出入口10eには、ヒートポンプユニット20側から吐出された湯が上部から貯湯タンク10の内部に流入する。
ヒートポンプ側回路21の一部は、ヒートポンプユニット20が有する水・冷媒熱交換器の水側通路となっている。ヒートポンプ側回路21における、当該水側通路と出入口10eとの間には、切替弁22が設けられている。
ヒートポンプ側回路21のうち、ヒートポンプユニット20の出口側から切替弁22までの部位には、給湯出口配管21aが接続されており、切替弁22から出入口10eまでの部位には上部配管21bが接続されている。上部配管21bは、ヒートポンプユニット20で加熱された高温の湯を貯湯タンク10内に流入させる上部流入管としても機能する。
切替弁22は、ヒートポンプユニット20の出口通路を、貯湯タンク10の出入口10e側に連通させるか、バイパス配管23に連通させるかを切り替えることができる切替手段として機能する。
切替弁22は、制御装置40に電気的に接続されており、制御装置40によって制御される。バイパス配管23は、出口10dと出入口10eとを水・冷媒熱交換器の水側通路を経由しないで連通させる第1連通配管を形成する。バイパス配管23は、水側通路から流出した湯水を貯湯タンク10の内部を経由しないで水側通路に戻せる通路を形成する。
ヒートポンプユニット20は、冷媒として臨界温度の低い二酸化炭素を使用するヒートポンプサイクルと、ヒートポンプ側回路21中に設置された給水ポンプとから構成されている。超臨界のヒートポンプサイクルによれば、一般的なヒートポンプサイクルよりも高温、例えば、85°C〜90°C程度の湯を貯湯タンク10内に貯えることができる。
ヒートポンプサイクルは、少なくとも電動式の圧縮機、水・冷媒熱交換器、電気式の膨張弁、空気熱交換器、及びアキュムレータの冷凍サイクル機能部品が配管で環状に接続されることにより形成されている。さらに、空気熱交換器の近傍には、空気熱交換器に対して強制風を提供する送風機が設けられている。
ヒートポンプユニット20は、制御装置40からの制御信号により作動するとともに、その作動状態を浴室内コントローラ41の表示部410、浴室外コントローラ42の表示部420に表示するように構成されている。浴室内コントローラ41および浴室外コントローラ42は、ユーザの指令を受ける操作部を備える。表示部410、420は、例えば、各コントローラに装備された液晶画面である。
ヒートポンプユニット20は、主に料金設定の安価な深夜時間帯の深夜電力を利用し、圧縮機の回転数制御により、貯湯タンク10内の給湯用水を加熱する沸き上げ運転を行う。また、ヒートポンプユニット20は、深夜時間帯以外の時間帯においても、貯湯タンク10内の貯湯熱量が不足してくると貯湯タンク10内の給湯用水を加熱する湯増し運転(以下、簡素化して、“湯増し”ともいう)を行う。
中温用混合弁14は、高温取出管12と中間部配管10c1との合流部位に設けられている。中温用混合弁14は、高温側の高温取出管12と、中温側の中間部配管10c1とのそれぞれの開口面積比を調節して、高温取出管12から取り出した高温の湯と中間部配管10c1から取り出した中温の湯との混合比を調節する。中温用混合弁14は、当該混合比を調節することにより、給湯用配管17、給湯用混合弁15、風呂用混合弁16、風呂用配管18等に流通させる湯の温度を調節する温度調節弁である。
中温用混合弁14は、タンク水温サーミスタ55a〜55j、湯温サーミスタ52により検出される温度信号に基づいて制御装置40によって制御される。湯温サーミスタ52は、中温用混合弁14の出口側に設けられて、中温用混合弁14によって混合された湯の温度を検出する。
ここでは、湯温サーミスタ52で検出された温度が所定温度、例えばユーザが設定する設定温度+2〜5°C程度となるように、中間部配管10c1から取り出した中温の湯を貯湯タンク10内の高温湯に混合させて当該所定温度に温度調節している。中温用混合弁14の出口側には、給湯用流路としての給湯用配管17と、給湯用配管17から分岐する湯張り配管としての風呂用配管18とが接続されている。
給湯用配管17は、その下流端の端末としての給湯端末(カラン、シャワー等)へ設定温度に温度調節された湯を導く配管である。給湯用配管17の流路の中途には、温度調節手段としての給湯用混合弁15と温度検出手段としての給湯サーミスタ53、流量カウンタ59、逆止弁60等が設けられている。給湯サーミスタ53は給湯用混合弁15によって混合された湯水の温度を検出するための電気信号を制御装置40に出力する。流量カウンタ59は、給湯用混合弁15からの湯の流れを検出し検出信号を制御装置40に出力する。
風呂用配管18は、その下流端が浴槽水回路71に接続されて、浴槽水回路71を介して浴槽80のアダプタ81に通じる。風呂用配管18は、浴槽80内に湯張り、差し湯、たし湯等を行う時に、設定温度に温度調節された湯を浴槽80内に導く配管である。風呂用配管18の流路の中途には、下流に向けて順に、風呂用混合弁16、風呂用サーミスタ54、湯張り用電磁弁61、逆止弁62、湯張り用流量カウンタ63、逆止弁64が設けられている。
さらに、風呂用混合弁16と湯張り用電磁弁61の間と、逆止弁62と湯張り用流量カウンタ63の間とを連結する配管には、排水弁68が設けられている。これら、風呂用混合弁16、風呂用サーミスタ54、湯張り用電磁弁61、逆止弁62、湯張り用流量カウンタ63、逆止弁64及び排水弁68は、風呂注湯ユニット69を構成する。
給湯用混合弁15、風呂用混合弁16は、それぞれ給湯用配管17、風呂用配管18の末端で出湯される湯の温度を調節する温度調節弁である。給湯用混合弁15、風呂用混合弁16は、それぞれの開口面積比(中温用混合弁14で温度調節された給湯用水側の開度と給水管11Aから供給される給湯水側の開度の比率)を調節することで出湯される湯温を設定温度に調節する。給湯用混合弁15、風呂用混合弁16の作動は、給水サーミスタ51、湯温サーミスタ52、給湯サーミスタ53、風呂用サーミスタ54が検出する温度に係る電気信号に基づいて、制御装置40で制御される。
風呂用サーミスタ54は、風呂用混合弁16の下流側で風呂用配管18内の温度を検出するための電気信号を制御装置40に出力する。湯張り用電磁弁61は、風呂用配管18の流路を開閉する弁であり、浴槽80内への湯張り、差し湯、たし湯等を行う時に制御装置40により制御される。湯張り用流量カウンタ63は、風呂用混合弁16出口の湯の流れを検出し検出信号を制御装置40に出力する。湯張り用流量カウンタ63が風呂用混合弁16出口の湯の流れを検出した時は、風呂用配管18の湯張り用電磁弁61が開弁されて出湯されていることを示す。
逆止弁62、64は、浴槽水回路71を循環する浴槽水を風呂用混合弁16側に逆流させないための弁である。循環温サーミスタ56は、浴槽水回路71を循環する浴槽水の温度を検出するための電気信号を制御装置40に出力する。風呂循環センサ65は、浴槽水回路71を浴槽水が循環しているか否かを検出可能な流水センサである。追い焚きサーミスタ57は、追い焚き用熱交換器73で加熱された後の浴槽水の温度を検出するための電気信号を制御装置40に出力する。
浴槽80には、底部に設けられた排水口を開閉する自動排水栓50が設けられている。水位センサ66は、浴槽80内に湯張りされた浴槽水の湯量、言い換えれば浴槽80内の水位レベルを求めるための水圧を検出する水位検出手段であり、水圧信号を制御装置40に出力する。
風呂循環ポンプ67は、浴槽80内の浴槽水を追い焚き用熱交換器73に圧送する電動ポンプであり、制御装置40によってその作動が制御される。貯湯タンク10の外部には、追い焚き用熱交換器73と、追い焚き用熱交換器73と貯湯タンク10の内部とを連通する1次側回路74とが設けられている。
追い焚き用熱交換器73における給湯用水側通路73bの入口部には、ヒートポンプユニット20の出口部と切替弁22とを接続する配管に位置する通路部位73aと、第2連通配管73bとが連通している。
通路部位73aは、切替弁22を経由して貯湯タンク10の出入口10eに連通している。このように第2連通配管73bは、ヒートポンプユニット20を流出した湯水が切替弁22に至るまでの通路部位73aと追い焚き用熱交換器73の流入部とを接続する連通通路をなす。
給湯用水側通路73bの出口部は、貯湯タンク10におけるタンク流入部74cに配管によって接続されている。タンク流入部74cは、中間部10cと同様に、中間部に含まれる部位に設けられる。給湯用水側通路73bの出口部とタンク流入部74cを接続する配管には、給湯用水側通路73bの出口部側から順番に、逆止弁76、1次側サーミスタ58、1次側循環ポンプ75が設けられている。
逆止弁76は、ヒートポンプユニット20からの沸き上げ時に切替弁22を貯湯タンク10の上部へ蓄熱する際に、第2連通配管73bを経由して給湯用水側通路73bへ湯が流入しないようにする弁である。
1次側循環ポンプ75は、制御装置40によって制御されて、貯湯タンク10内の給湯用水やヒートポンプユニット20で沸き上げた高温水を1次側回路74に循環させることができる。1次側サーミスタ58は、給湯用水側通路73bの出口部から流出した水の温度を検出するための電気信号を制御装置40に出力する。
追い焚き装置70は、浴槽水回路71と、追い焚き用熱交換器73と、を含んで構成されている。浴槽水回路71は、浴槽80と追い焚き用熱交換器73の浴槽水側通路73aとを環状に接続する回路である。追い焚き用熱交換器73は、熱交換により、浴槽水回路71を循環する浴槽水を貯湯タンク10内の湯によって加熱するタンク外熱交換器である。
このように構成されるヒートポンプ式給湯機100では、次のように作動する。
まず、湯増し運転や沸き上げ運転では、切替弁22が給湯出口配管21aと上部配管21bとの間を接続した状態で、貯湯タンク10の出口10dからの水が配管21cを通してヒートポンプユニット20を通して給湯出口配管21a、切替弁22および出入口10eを通して貯湯タンク10に流れる。このため、貯湯タンク10の出口10dからの水がヒートポンプユニット20によって加熱されて出入口10eを通して貯湯タンク10に流れる。このため、ヒートポンプユニット20から貯湯タンク10に熱エネルギが加えられることになる。
また、中温用混合弁14は、貯湯タンク10の中間部10cからの中間温度の湯と貯湯タンク10の高温導出口10bからの高温の湯とを混合する。給湯用混合弁15は、中温用混合弁14によって混合されたお湯と導入管11からの水とを混合して給湯端末から出湯する。このことにより、貯湯タンク10からの熱エネルギを給湯により給湯端末から出力することができる。
また、風呂用混合弁16は、中温用混合弁14によって混合されたお湯と導入管11からの水とを混合して湯張り用電磁弁61および追い焚き用熱交換器73の浴槽水側通路73aを通して浴槽80内に出湯する。このことにより、貯湯タンク10からの熱エネルギを給湯により浴槽80内に出力することができる。
さらに、次のように、貯湯タンク10内に貯えた湯を追い焚きの熱源として浴槽80内のお湯を加熱する。
制御装置40は、貯湯タンク10の出入口10eと通路部位73aとが連通するように切替弁22を切り替え、1次側循環ポンプ75を駆動する。このため、貯湯タンク10内の湯は、1次側循環ポンプ75の駆動力により、出入口10eから流れ出て第2連通配管73b、追い焚き用熱交換器73の給湯用水側通路73b、1次側循環ポンプ75およびタンク流入部74cを通して貯湯タンク10内に入る。
制御装置40は、風呂循環ポンプ67を駆動する。このため、浴槽80内のお湯は、風呂循環ポンプ67、および追い焚き用熱交換器73の浴槽水側通路73aを通して浴槽80内に流れる。
このため、浴槽80内の湯は、追い焚き用熱交換器73の浴槽水側通路73aを通過するときに給湯用水側通路73bを流れるお湯と熱交換して加熱され後、浴槽80に戻るようになる。
このため、追い焚き運転によって貯湯タンク10内の熱エネルギを追い焚き用熱交換器73を通して浴槽80内に出力することができる。
次に、本実施形態のヒートポンプ式給湯機100の電気的構成について図2を参照して説明する。
制御装置40は、図2に示すように、作動制御部400、通信部401、および記憶部402を備える。
通信部401は、インターネット等の通信ネットワーク200を介してエネルギ管理装置210との間で通信を行う。エネルギ管理装置210は、通信ネットワーク200を介してデマンドを通信部401に送信する。デマンドとしては、ヒートポンプ式給湯機100で電気エネルギーの消費を制限させる旨の要求、若しくはヒートポンプ式給湯機100で電気エネルギーの消費を増大させる旨の要求が用いられる。
記憶部402は、ROM、RAM、フラッシュメモリ等の各種のメモリ等から構成され、コンピュータプログラム、各種データを記憶する。各種データとしては、貯湯タンク10で給湯で使用が可能である湯量(以下、使用可能湯量という)や過去の貯湯タンク10内の湯量のうち使用湯量(すなわち、過去の使用湯量の履歴)が用いられる。
作動制御部400は、マイクロコンピュータ等から構成されて、エネルギ管理装置210から送られるデマンドに対応して運転制御の計画を立案し、この立案された運転制御計画を実行するための運転計画立案実行処理を実施する。運転制御計画は、ヒートポンプユニット20によって貯湯タンク10内の水を加熱する運転制御の計画である。
作動制御部400は、運転計画立案実行処理の実施に伴って、サーミスタ55a〜55jの検出値に基づいて、ヒートポンプユニット20、切替弁22、および1次側循環ポンプ75を制御する。
作動制御部400は、湯切れリスクを算出し、この算出された湯切れリスクをユーザに伝達する湯切れリスク伝達処理を実施する。湯切れリスクとは、貯湯タンク10内で給湯にて使用が可能である使用可能湯量が下限値以下になるリスクである。
本実施形態の湯切れリスクとしては、4つの湯切れリスクRa、Rb、Rc、Rdが用いられる。
湯切れリスクRaは、運転制御の計画の実行が開始される以降の湯切れリスクであって、かつヒートポンプユニット20(すなわち、加熱装置)が貯湯タンク10内の水を加熱する湯増しを実行する場合の第5湯切れリスクである。
湯切れリスクRbは、運転制御計画の実行が開始される以降の湯切れリスクであって、かつ湯増しを実行しない場合の第5湯切れリスクである。
湯切れリスクRcは、運転制御計画を実行しなく、かつ湯増しを実行する場合の第7湯切れリスクである。湯切れリスクRdは、運転制御計画を実行しなく、かつ湯増しを実行しない場合の第8湯切れリスクである。
作動制御部400は、湯切れリスク伝達処理の実施に伴って、湯切れリスクRa、Rb、Rc、Rdをコントローラ41、2の表示部410、420に表示する。コントローラ41、42の表示部410、420は、浴室内コントローラ41の表示部410、および浴室外コントローラ42の表示部420を纏めた記載である。
次に、本実施形態の作動制御部400の具体的な制御処理について説明する。
作動制御部400は、タンク水温サーミスタ55a〜55jの検出温度に基づいて、貯湯タンク10内のお湯のうち、給湯で使用可能であるお湯の量(以下、使用可能湯量W(n)という)を一定期間T毎に繰り返し算出し、この算出毎に使用可能湯量を記憶部402に記憶させる。以下、括弧内の符号nは、使用可能湯量の算出の実行回数を示している。
作動制御部400は、貯湯タンク10内のお湯のうち給湯に使用されたお湯の量(以下、使用湯量実績Z(n)という)を一定期間T毎に繰り返し算出し、この算出毎に使用湯量実績Z(n)を記憶部402に記憶させる。
ここで、一定期間Tにおいてヒートポンプユニット20から貯湯タンク10内に加えられる熱エネルギを加算熱エネルギΔWとすると、一定期間Tにおける使用湯量実績Z(n)は、一定期間Tにおいて貯湯タンク10内の熱エネルギのうち、給湯により使用された熱エネルギ(以下、使用熱エネルギE(n)という)に基づいて求められる。使用熱エネルギE(n)は、使用可能湯量W(n−1)、使用可能湯量W(n)、および加算熱エネルギΔWによって求められる。加算熱エネルギΔWとして、予め設定されている値が用いられる。
このことにより、使用湯量実績Z(n)は、使用可能湯量W(n−1)、使用可能湯量W(n)、および加算熱エネルギΔWによって求められることになる。
作動制御部400は、使用可能湯量W(n)、使用湯量実績Z(n)等を用いて湯切れリスクRa、Rb、Rc、Rdを求めて湯切れリスクRa、Rb、Rc、Rdをユーザに伝達する湯切れリスク伝達処理を実行する。
以下、本実施形態の作動制御部400による湯切れリスク伝達処理について図3を参照して説明する。図3は、湯切れリスク伝達処理を示すフローチャートである。作動制御部400は、図3のフローチャートにしたがって、湯切れリスク伝達処理を繰り返し実行する。
まず、ステップ100において、作動制御部400は、通信部401および通信ネットワーク200を介してエネルギ管理装置210からデマンドを受信したか否かを判定する。
作動制御部400は、通信部401および通信ネットワーク200を介してエネルギ管理装置210からデマンドを受信していないときには、ステップ100において、NOと判定する。これに伴い、ステップ100に戻る。このため、作動制御部400は、エネルギ管理装置210からデマンドを受信する迄、ステップ100のNO判定を繰り返す。
その後、作動制御部400は、通信部401および通信ネットワーク200を介してエネルギ管理装置210からデマンドを受信したときには、ステップ100において、YESと判定する。これに伴い、湯切れリスクRa、Rb、Rc、Rdを算出する(ステップ120)。湯切れリスクRa、Rb、Rc、Rdの算出処理については後述する。
次に、作動制御部400は、ステップ130において、ユーザが湯切れリスクの確認を要望しているか否かを判定する。
浴室内コントローラ41(或いは、浴室外コントローラ42)の操作部へのユーザの操作によって、ユーザが湯切れリスクの確認を要望していることが設定されていない場合には、作動制御部400は、ステップ120にてNOと判定する。
これに伴い、ステップ100に戻る。このため、ユーザが湯切れリスクの確認を要望していることが設定されない限り、作動制御部400は、ステップ100のYES判定、ステップ110(湯切れリスク計算処理)、およびステップ120のNOを繰り返す。
その後、浴室内コントローラ41(或いは、浴室外コントローラ42)の操作部へのユーザによる操作によって、ユーザが湯切れリスクの確認を要望していることが設定されると、作動制御部400は、ステップ120でYESと判定する。これに伴い、作動制御部400は、ステップ130において、湯切れリスクRa、Rb、Rc、Rdをコントローラ41、42の表示部410、420に表示させる。
このようなステップ100のYES、ステップ110(湯切れリスク計算処理)、ステップ120のYES判定、およびステップ130(湯切れ伝達処理)を繰り返す。このことにより、コントローラ41、42の表示部410、420にて表示される湯切れリスクRa、Rb、Rc、Rdが更新されることになる。
次に、本実施形態の表示部410(或いは、420)において湯切れリスクの具体例について図4を参照して説明する。
作動制御部400は、図4に示すように、表示部410において、湯切れリスクRa、Rb、Rc、Rdを表示する。
具体的には、作動制御部400は、表示部410のうち上段(図4矢印A1参照)において、湯切れリスクRa、Rbを複数の棒グラフにて表示する。
湯切れリスクRa、Rbは、エネルギ管理装置210から送られるデマンドに対応して立案されて時刻t1から時刻t2までの一定期間の間にて湯増しの運転が制限される運転制御の計画が実行される場合の湯切れリスクである。
作動制御部400は、表示部410のうち下段(図4矢印A2参照)において、湯切れリスクRc、Rdを複数の棒グラフにて表示する。
表示部410の上段および下段において、横軸が時間を示し、縦軸が一定時間Tb(例えば、60分)毎の使用可能湯量を示している。
表示部410の上段および下段において、「現在」の矢印が示す棒グラフは、タンクユニット90の現在時刻の使用可能湯量を表示する。現在時刻の使用可能湯量の算出については後述する。
表示部410の上段および下段において、「現在」の矢印よりも図4中左側にて表記される6個の棒グラフは、タンクユニット90の過去の使用可能湯量の実績を表示している。
過去の使用可能湯量を示す6つの棒グラフは、左側に向かうほど過去に遡った時刻の使用可能湯量を表示する。タンクユニット90の過去の使用可能湯量の実績は、記憶部402に記憶されたデータに基づいている。
表示部410の上段および下段において、「現在」の矢印よりも図4中右側の11個の棒グラフは、タンクユニット90における未来の時刻の使用可能湯量の推定値を表示している。未来の時刻の使用可能湯量の推定値を示す11つの棒グラフは、右側に向かうほど遠い未来の時刻の使用可能湯量の推定値を表示する。未来の時刻の使用可能湯量の推定値の算出については後述する。
棒グラフは、実線で表記される実線表記部と、鎖線で表記される鎖線表記部と、鎖線で表記されて、かつ梨地模様のハッチングで表記される梨地表記部とによって構成されている。図4において、梨地表記部は、鎖線表記部の上側に表示されている。
表示部410の上段において、棒グラフのうち実線表記部は、湯増しを実行しない場合の使用可能湯量を湯切れリスクRbとして表記している。
表示部410の下段において、棒グラフのうち実線表記部は、湯増しを実行しない場合の使用可能湯量を湯切れリスクRdとして表記している。
表示部410の上段および下段において、棒グラフのうち梨地表記部は、一定時間Tbにおける湯増しの実行によって増加される使用可能湯量の増加分ΔUを示している。使用可能湯量の増加分ΔUは、予め決められた湯量が用いられている。
ここで、表示部410の上段および下段の湯切れリスクRa、Rcは、現在時刻から時刻t3までの期間に亘って湯増しが実施されるようにユーザがコントローラ41(或いは、42)の操作部を操作して設定した場合の湯切れリスクを示している。
但し、表示部410の上段の湯切れリスクRaは、デマンドに対応する運転制御計画によって時刻t1から時刻t2までの一定期間の間にて湯増しの運転が停止されている場合を示している。
一方、表示部410の下段の湯切れリスクRcは、デマンドに対応する運転制御計画が実行されない場合を示しているため、現在時刻から時刻t3までの間に亘って湯増しの運転が継続して実行される場合を示している。
表示部410の上段および下段において、鎖線表記部は、湯増しによって増加される使用可能湯量の累積分を示している。
例えば、表示部410の上段において時刻t1以降の各棒グラフには、それぞれ、3つの鎖線表記部が表記されている。1つの鎖線表記部は、一定時間Tbに亘って湯増しによって増加された使用可能湯量の増加分を示している。
ここで、時刻t1以前に「一定時間Tb×3」に相当する時間に亘って湯増しが実行された場合において、この実行された湯増しの実行によって累積された使用可能湯量の増加分が3つの鎖線表記部として表記されている。
表示部410の下段において時刻t3以降の各棒グラフには、それぞれ、5つの鎖線表記部が表記されている。
ここで、時刻t3以前に「一定時間Tb×5」に相当する時間に亘って湯増しが実行された場合において、この実行された湯増しの実行によって累積された使用可能湯量の増加分が5つの鎖線表記部として表記されている。
表示部410の上段および下段において、現在時刻の棒グラフのうち実線表記部は、現在時刻のタンクユニット90の実際の使用可能湯量を示している。このため、現在時刻の棒グラフは、「現在時刻のタンクユニット90の実際の使用可能湯量」と「一定時間Tbにおける湯増しの実行によって増加される使用可能湯量の増加分」とを加算した湯量を示している。「現在時刻のタンクユニット90の実際の使用可能湯量」は、現在時刻のタンク水温サーミスタ55a〜55jの検出値に基づいて求められる。
このように、現在時刻の使用可能湯量は、「現在時刻のタンクユニット90の実際の使用可能湯量」と「一定時間Tbにおける湯増しの実行によって増加される使用可能湯量の増加分」とによって求められる。
以下、説明の便宜上、現在時刻を時刻ta(すなわち、第2時刻)として、表示部410の上段および下段において現在時刻taよりも右側に棒グラフとして表記される未来の時刻tb(すなわち、第1時刻)の使用可能湯量の推定量を算出する具体例について説明する。
未来の時刻tbの使用可能湯量の推定量を示す棒グラフのうち実線表記部は、「現在時刻taのタンクユニット90の実際の使用可能湯量」から「タンクユニット90内の湯量のうち過去の時刻taから過去の時刻tbまでの使用湯量実績」を引いた差分ΔSを示している。
ここで、「タンクユニット90内の湯量のうち過去の時刻taから過去の時刻tbまでの使用湯量実績」は、記憶部402に記憶されている一定期間T毎の使用湯量実績Z(n)によって求められる。
例えば、現在時刻taを19:00とし、時刻tbを22:00とする。本日の22:00の使用可能湯量の推定量を示す棒グラフのうち実線表記部は、「現在時刻である19:00のタンクユニット90の実際の使用可能湯量」から「過去においてタンクユニット90内の湯量のうち時刻19:00から時刻22:00までの使用湯量実績」を引いた差分ΔSを示している。
ここで、「過去においてタンクユニット90内の湯量のうち時刻19:00から時刻22:00までの使用湯量実績」は、昨日以前に時刻19:00から時刻22:00までに使用された使用湯量の実績を意味する。
このことにより、未来の時刻tbの使用可能湯量の推定量は、「差分ΔS」と「湯増しよって増加される使用可能湯量の増加分ΔU」とによって求められることになる。
このように表示される表示部410の上段において未来の時刻の棒グラフは、湯切れリスクRaとしての使用可能湯量の推定量を示し、未来の時刻の棒グラフのうち実線表記部は、湯切れリスクRbとしての使用可能湯量の推定量を示している。
表示部410の下段において未来の時刻の棒グラフは、湯切れリスクRcとしての使用可能湯量の推定量を示し、未来の時刻の棒グラフのうち実線表記部は、湯切れリスクRdとしての使用可能湯量の推定量を示している。
表示部410の上段では、ユーザに電力会社から提供される報酬(¥××)(矢印A3参照)を棒グラフの上側に表示する。(¥××)は、報酬の内容(すなわち、金額)を示している。
一方、表示部410の下段では、ユーザに電力会社から提供される報酬の表示が無い。このため、デマンドに対応する運転制御を実行することによって湯増しの運転を一定期間停止することに対して電力会社からユーザに報酬が提供されることをユーザに認識させることができる。
以上説明した本実施形態によれば、給湯を実施するための運転制御を行うヒートポンプ式給湯機100であって、ヒートポンプ式給湯機100は、制御装置40を備える。制御装置40は、通信部401および作動制御部400を備える。
通信部401は、エネルギー管理装置210から電気エネルギーの消費に関するデマンドをデマンド受信部として受信する。作動制御部400は、通信部401で受信されたデマンドに基づいて運転制御の計画を立案する運転計画立案部と、この運転計画立案部によって立案された運転制御の計画の実行が開始される以降の湯切れリスクを算出するリスク算出部と、このリスク算出部によって算出される湯切れリスクをコントローラ41(或いは、42)の表示部410(或いは420)に表示してユーザに伝達するリスク伝達部とを備える。
このため、運転制御計画が実行開始以降の湯切れリスクをユーザに伝達することができる。したがって、ユーザが普段よりも多量の湯の使用を検討する際に「デマンドを受け入れるべきかどうか」を判断し易くすることができる。
本実施形態の湯切れリスクとしては、運転制御の計画の実行が開始される以降の湯切れリスクであって、かつヒートポンプユニット20が貯湯タンク10のお湯を加熱する湯増しを実行する場合の湯切れリスクRaと、運転制御の計画の実行が開始される以降の湯切れリスクであって、かつ湯増しを実行しない場合の湯切れリスクRbと、運転制御計画を実行しなく、かつ湯増しを実行する場合の湯切れリスクRcと、運転制御計画を実行しなく、かつ湯増しを実行しない場合の湯切れリスクRdとが用いられる。
以上により、ユーザにとって湯切れリスクRa、Rb、Rc、Rdを知ることができるので、ユーザにとって、普段よりも多量の湯の使用を検討する際に、湯切れリスクRa、Rb、Rc、Rdを、「デマンドを受け入れるべきかどうか」の判断の参考にすることができる。よって、ユーザにとって、「デマンドを受け入れるべきかどうか」の判断を容易にすることができる。
本実施形態では、表示部410のうち湯切れリスクRa、Rbを表示させる上段では、ユーザに電力会社から提供される報酬(¥××)を棒グラフの上側に表示する。このため、デマンドに基づく運転制御計画を実行する場合にユーザに報酬が与えられること、および報酬の内容(すなわち、金額)を表示部410に表示させることができる。これにより、ユーザに対してデマンドを受け入れることを促進させることができる。
(他の実施形態)
(1)上記実施形態では、本発明の給湯機としてヒートポンプ式の給湯機を用いた例について説明したが、電気エネルギーを用いて給湯するものであるならば、ヒートポンプ式の給湯機以外の給湯機を本発明の給湯機として用いてもよい。
(2)上記実施形態では、作動制御部400は、ヒートポンプ式給湯機100で電気エネルギーの消費を制限させるデマンドに基づいて運転制御の計画を立案した例について説明したが、これに代えて、ヒートポンプ式給湯機100で電気エネルギーの消費を増大させるデマンドに基づいて運転制御の計画を立案してもよい。
(3)上記実施形態では、コントローラ41、42の表示部410、420に湯切れリスクRa、Rb、Rc、Rdを表示してユーザに伝達する例について説明したが、これに代えて、湯切れリスクRa、Rb、Rc、Rdを音声にてユーザに伝達してもよい。
(4)なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能である。また、上記実施形態および他の実施形態は、互いに無関係なものではなく、組み合わせが明らかに不可な場合を除き、適宜組み合わせが可能である。
(まとめ)
上記実施形態、および他の実施形態の一部または全部に記載された第1の観点によれば、給湯を実施するための運転制御を行う給湯機であって、エネルギー管理装置から電気エネルギーの消費に関するデマンドを受信するデマンド受信部と、デマンド受信部で受信されたデマンドに基づいて、運転制御の計画を立案する運転計画立案部と、運転計画立案部によって立案された運転制御の計画の実行が開始される以降の湯切れリスクを算出するリスク算出部と、リスク算出部によって算出される湯切れリスクをユーザに伝達するリスク伝達部とを備える。
第2の観点によれば、水を貯める貯湯タンクと、電気エネルギによって前記貯湯タンク内の水を加熱する加熱装置と、を備え、湯切れリスクは、前記貯湯タンク内で給湯にて使用が可能である使用可能湯量が下限値以下になるリスクである。
第3の観点によれば、リスク算出部は、運転制御の計画の実行が開始される以降の湯切れリスクとしての第1湯切れリスクと運転制御の計画を実行しない場合の第2湯切れリスクとをそれぞれ算出し、リスク伝達部は、第1湯切れリスクと第2湯切れリスクとをユーザに伝達する。
これにより、ユーザにとって第1湯切れリスクと第2湯切れリスクとを知ることができるので、ユーザにとって、普段よりも多量の湯の使用を検討する際に、第1湯切れリスクと第2湯切れリスクとを、「デマンドを受け入れるべきかどうか」の判断の参考にすることができる。よって、ユーザにとって、「デマンドを受け入れるべきかどうか」の判断を容易にすることができる。
第4の観点によれば、リスク算出部は、運転制御の計画の実行が開始される以降の湯切れリスクであって、かつ加熱装置が貯湯タンクにお湯を加熱する湯増しを実行する場合の第3湯切れリスクと、運転制御の計画の実行が開始される以降の湯切れリスクであって、かつ湯増しを実行しない場合の第4湯切れリスクとをそれぞれ算出し、リスク伝達部は、第3湯切れリスクと第4湯切れリスクとをユーザに伝達する。
これにより、ユーザにとって第3湯切れリスクと第4湯切れリスクとを知ることができるので、ユーザにとって、普段よりも多量の湯の使用を検討する際に、第3湯切れリスクと第4湯切れリスクとを、「デマンドを受け入れるべきかどうか」の判断の参考にすることができる。よって、ユーザにとって、「デマンドを受け入れるべきかどうか」の判断を容易にすることができる。
第5の観点によれば、リスク算出部は、運転制御の計画の実行が開始される以降の湯切れリスクであって、かつ加熱装置が貯湯タンクのお湯を加熱する湯増しを実行する場合の第5湯切れリスクと、運転制御の計画の実行が開始される以降の湯切れリスクであって、かつ湯増しを実行しない場合の湯切れリスクとしての第6湯切れリスクと、運転制御計画を実行しなく、かつ湯増しを実行する場合の第7湯切れリスクと、運転制御計画を実行しなく、かつ湯増しを実行しない場合の第8湯切れリスクと、をそれぞれ算出し、ユーザ伝達部は、第5湯切れリスク、第6湯切れリスク、第7湯切れリスク、および第8湯切れリスクを表示部に表示させてユーザに伝達する。
これにより、ユーザにとって第5、第6、第7、第8湯切れリスクを知ることができるので、ユーザにとって、普段よりも多量の湯の使用を検討する際に、第5、第6、第7、第8湯切れリスクを、「デマンドを受け入れるべきかどうか」の判断の参考にすることができる。よって、ユーザにとって、「デマンドを受け入れるべきかどうか」の判断を容易にすることができる。
第6の観点によれば、第1湯切れリスク、第2湯切れリスク、第3湯切れリスク、および第4湯切れリスクは、それぞれ、未来の第1時刻における貯湯タンク内で使用が可能である湯量の推定量である。
第7の観点によれば、現在の第2時刻における貯湯タンク内で使用が可能である湯量を算出する算出部と、過去に貯湯タンクから給湯で使用された使用湯量の実績を記憶する記憶部と、を備え、リスク算出部は、記憶部に記憶されている使用湯量の実績に基づき、過去における第2時刻から第1時刻迄の期間にて貯湯タンクから給湯で使用された使用湯量の実績を求めるとともに、この求められた使用湯量の実績を算出部の算出値から引いた差分を求め、この求めた差分に基づいて第5湯切れリスク、第6湯切れリスク、第7湯切れリスク、および第8湯切れリスクを求める。
第8の観点によれば、デマンドに基づく運転制御計画を実行する場合にユーザに報酬が与えられること、および報酬の内容を表示部に表示させる報酬表示部を備える。
これにより、ユーザに対してデマンドを受け入れることを促進させることができる。
40 制御装置
100 ヒートポンプ式給湯機
90 タンクユニット
210 エネルギ管理装置
400 作動制御部
401 通信部
402 記憶部

Claims (8)

  1. 給湯を実施するための運転制御を行う給湯機であって、
    エネルギー管理装置(210)から電気エネルギーの消費に関するデマンドを受信するデマンド受信部(401)と、
    前記デマンド受信部で受信されたデマンドに基づいて、前記運転制御の計画を立案する運転計画立案部(400)と、
    前記運転計画立案部によって立案された前記運転制御の計画の実行が開始される以降の湯切れリスクを算出するリスク算出部(400)と、
    前記リスク算出部によって算出される湯切れリスクをユーザに伝達するリスク伝達部(400)と、
    を備える給湯機。
  2. 水を貯める貯湯タンク(10)と、
    前記電気エネルギによって前記貯湯タンク内の水を加熱する加熱装置(20)と、を備え、
    前記湯切れリスクは、前記貯湯タンク内で給湯にて使用が可能である使用可能湯量が下限値以下になるリスクである請求項1に記載の給湯機。
  3. 前記リスク算出部は、前記運転制御の計画の実行が開始される以降の前記湯切れリスクとしての第1湯切れリスクと前記運転制御の計画を実行しない場合の第2湯切れリスクとをそれぞれ算出し、
    前記リスク伝達部は、前記第1湯切れリスクと前記第2湯切れリスクとをユーザに伝達する請求項1または2に記載の給湯機。
  4. 前記リスク算出部は、前記運転制御の計画の実行が開始される以降の湯切れリスクであって、かつ前記加熱装置が前記貯湯タンクにお湯を加熱する湯増しを実行する場合の第3湯切れリスクと、前記運転制御の計画の実行が開始される以降の湯切れリスクであって、かつ前記湯増しを実行しない場合の第4湯切れリスクとをそれぞれ算出し、
    前記リスク伝達部は、前記第3湯切れリスクと前記第4湯切れリスクとをユーザに伝達する請求項2に記載の給湯機。
  5. 前記リスク算出部は、
    前記運転制御の計画の実行が開始される以降の湯切れリスクであって、かつ前記加熱装置が前記貯湯タンクのお湯を加熱する湯増しを実行する場合の第5湯切れリスクと、
    前記運転制御の計画の実行が開始される以降の湯切れリスクであって、かつ前記湯増しを実行しない場合の前記湯切れリスクとしての第6湯切れリスクと、
    前記運転制御計画を実行しなく、かつ前記湯増しを実行する場合の第7湯切れリスクと、
    前記運転制御計画を実行しなく、かつ前記湯増しを実行しない場合の第8湯切れリスクと、をそれぞれ算出し、
    前記ユーザ伝達部は、前記第5湯切れリスク、前記第6湯切れリスク、前記第7湯切れリスク、および前記第8湯切れリスクを表示部(410、420)に表示させてユーザに伝達する請求項2に記載の給湯機。
  6. 前記第1湯切れリスク、前記第2湯切れリスク、前記第3湯切れリスク、および前記第4湯切れリスクは、それぞれ、未来の第1時刻(tb)における前記貯湯タンク内で使用が可能である湯量の推定量である請求項5に記載の給湯機。
  7. 現在の第2時刻(ta)における前記貯湯タンク内で使用が可能である湯量を算出する算出部(400)と、
    過去に前記貯湯タンクから給湯で使用された使用湯量の実績を記憶する記憶部(402)と、を備え、
    前記リスク算出部は、前記記憶部に記憶されている使用湯量の実績に基づき、過去における前記第2時刻から前記第1時刻迄の期間にて前記貯湯タンクから給湯で使用された使用湯量の実績を求めるとともに、この求められた使用湯量の実績を前記算出部の算出値から引いた差分を求め、この求めた差分に基づいて前記第5湯切れリスク、前記第6湯切れリスク、前記第7湯切れリスク、および前記第8湯切れリスクを求める請求項5または6に記載の給湯機。
  8. 前記デマンドに基づく前記運転制御計画を実行する場合に前記ユーザに報酬が与えられること、および前記報酬の内容を前記表示部に表示させる報酬表示部(130)を備える請求項6に記載の給湯機。
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